Casper: o que a atualização trará para a rede do Ethereum?

Em 8 de maio os desenvolvedores lançaram uma melhoria planejada para a rede da Ethereum – uma nova versão do código do Casper. O Hybrid Casper Friendly Finality Gadget foi introduzido para afastar a rede de problemas relacionados à mineração, como “consumo excessivo de energia, problemas com acesso igual a hardware de mineração, centralização de pool de mineração e um mercado emergente de ASICs”, sendo o objetivo final da rede mudar de um sistema PoW para um PoS.

Vejamos o que se sabe sobre a mudança "possivelmente mais significativa" na rede até o momento, de acordo com a Ethereum News.

Consumo de energia e comissões

Enquanto 2017 foi emocionante devido à especulação exponencial de preço das criptomoedas, ficou claro que nem o Bitcoin nem o Ether em sua forma atual seriam capazes de se tornar uma alternativa completa às moedas fiduciárias por causa de suas velocidades de transação muito baixas.

Uma preocupação adicional era a alta quantidade de energia necessária para minerar as principais criptomoedas. Portanto, não é surpresa que entre os jornalistas e analistas, a tendência mais recente tem sido comparar os custos da mineração com a taxa de consumo de energia em cada país para determinar onde a mineração seria mais lucrativa.

Fonte da imagem: Powercompare.co.uk

Até o momento, os desenvolvedores das principais criptomoedas não conseguiram resolver os problemas relacionados ao escalonamento. Em particular, o Ethereum escalona pouco, apesar de um grande número de mineradores. Hipoteticamente, pode parecer que à medida que mais pessoas mineram a criptomoeda, mais transações a rede pode suportar. A realidade é que, como todos esses mineradores tentam simultaneamente processar um bloco, a complexidade da produção aumenta e a largura de banda da rede permanece a mesma. Isso significa que mesmo que o número de mineradores cresça mil vezes, um bloco ainda será produzido em dez segundos e o custo da eletricidade aumentará visivelmente.

Uma consequência direta do baixo escalonamento são as altas comissões. Os mineradores escolhem as transações com uma comissão maior, pois estão buscando uma recompensa maior. Isso leva a milhares de transações de baixa comissão que se acumulam e aguardam o processamento por vários dias até o infinito, transformando o blockchain em um universo de pedidos não processados - isso sem mencionar pequenos pagamentos que são impossíveis de processar.

Além disso, nos últimos meses, surgiu um problema fundamentalmente novo. A chegada de mineradores ASIC super poderosos no mercado tornou-se uma séria ameaça para as redes descentralizadas, pois aumentam as chances de que um dos grupos de mineração ocupe uma parte significativa do hash e torne a rede centralizada.

Arquipélago Ethereum

Tentativas de resolver esses problemas levaram a uma epidemia de hard forks do Bitcoin visando criar um "novo Bitcoin" com maior velocidade de transação. Eles foram seguidos por uma onda de forks entre as criptomoedas mais populares, como Ethereum, Monero e Litecoin. Este movimento recebeu o nome de "resistência ASIC" e começou a reunir mais e mais adeptos à medida que a ameaça do domínio de mineração ASIC se torna mais real.

Até agora, uma das abordagens razoáveis ​​para resolver esta avalanche de problemas foi demonstrada pela equipe Ethereum, que decided criar um protocolo combinando os parâmetros de dois algoritmos - Prova de Participação (PoS) e Prova de Trabalho (PoW).

Este novo protocolo é chamado Casper - Friendly Finality Gadget (FFG) e muda completamente os princípios de criação e distribuição de blocos Ethereum, reduzindo a complexidade geral de todo o blockchain.

Os desenvolvedores do Ethereum estão certos de que a raiz de todos os problemas enfrentados pelas principais criptomoedas é o princípio da PoW:

"Embora seja eficaz em chegar a um consenso descentralizado, a PoW consome uma quantidade incrível de energia, não tem finalidade econômica e não possui uma estratégia eficaz para resistir a cartéis."

Além disso, o desempenho do blockchain operando no algoritmo PoW é limitado e dificilmente pode fornecer várias dezenas de transações por segundo.

Fonte da imagem: HowMuch

Por essas razões, a equipe Ethereum planeja mudar de PoW para o algoritmo PoS. A diferença entre os dois é que, no caso da PoW, os usuários compram computadores reais que consomem energia e calculam os blocos a uma taxa proporcional aos custos. O assunto da compra no caso da PoS são as moedas virtuais dentro do sistema, que são então convertidas em computadores virtuais calculando blocos. Sob essa abordagem, a probabilidade de assinar um bloco não depende do poder de processamento, mas do número de moedas na conta de um validador de usuário. Se o validador decidir participar da confirmação das transações, seus fundos são congelados com cada bloco confirmado recompensado.

 

O protocolo Casper se tornaria um passo intermediário na transição da PoW para a PoS, combinando as possibilidades de ambos os princípios:

“Através do uso de depósitos de Ether, condições de corte e uma escolha de fork modificado, o FFG permite que o blockchain PoW subjacente seja finalizado. Como a segurança da rede é muito alterada da PoW para a PoS, as recompensas do bloco PoW são reduzidas”.

Sharding

Além do algoritmo PoS introduzido em Casper, há outra novidade tecnológica sendo desenvolvida - o sharding. A ideia é que os nós armazenem apenas parte do livro-razão distribuído e a matemática subjacente garantiria a transparência e a responsabilidade do sistema de tal forma que cada nó pudesse confiar nas informações de outros.

O fundador da rede Ethereum, Vitalik Buterin, comparou os elementos do sharding com ilhas pertencentes ao mesmo arquipélago:

“Imagine que o Ethereum foi dividido em milhares de ilhas. Cada ilha pode fazer sua própria coisa. Cada uma das ilhas tem as suas características únicas e todos os que pertencem a essa ilha, ou seja, as contas, podem interagir entre si e podem usufruir livremente de todas suas características. Se quiserem entrar em contato com outras ilhas, terão que usar algum tipo de protocolo”.

Em outras palavras, a cadeia principal do Ethereum será dividida em cadeias separadas, ou fragmentos (shards), que se associam entre si e com o bloco principal. O objetivo dos shards é fornecer processamento paralelo de transações. Cada nó pode processar seu shard separadamente, enquanto nós juntos podem trabalhar em paralelo, aumentando a largura de banda da rede e a velocidade da transação várias vezes. Ao mesmo tempo, a tarefa do escalonamento é resolvida.

Mineradores e validadores: rescue rangers

A verificação das transações dentro de cada fragmento será realizada por validadores que são os principais agentes do sistema Casper junto com os mineradores. Os validadores garantirão a legitimidade das operações com moedas e atuarão como uma espécie de depósito no sistema, confirmando as transações com seu depósito. Deve funcionar da seguinte maneira - se o validador encontrou um bloco que, na sua opinião, deveria ser incluído no blockchain, ele poderá aprová-lo colocando uma parte do depósito neste bloco. No caso de este bloco ser adicionado ao blockchain, o validador receberá uma recompensa proporcional à parte que investir. Caso contrário, se ele aprovar um bloco incorreto ou malicioso, ele perderá o depósito.

Outra tarefa dos validadores é criar pontos de verificação a cada cinquenta blocos. Isso garantirá a conclusão do blockchain e aumentará significativamente a segurança da rede, já que exclui a possibilidade de retornar transações antes do checkpoint. De acordo com o desenvolvedor do Ethereum, Vlad Zamfir, economicamente qualquer manipulação ou tentativa de ataque não será de interesse para os validadores:

“É como se a sua fazenda ASIC fosse queimada se você participou de um ataque de 51%.”

O tamanho mínimo do depósito que o validador pode fazer para a confirmação é de 1500 ETH, o que é uma quantia significativa para perder e a razão para pensar duas vezes antes de participar de qualquer esquema de manipulação.

Os desenvolvedores também forneceram uma solução para o problema de escalonamento que tem sido uma condição crítica para o desenvolvimento da rede e a capacidade do Ethereum de competir com sistemas de blockchain mais avançados, como o Graphene.

O aumento na velocidade de processamento foi alcançado pelos desenvolvedores por meio da participação de menor quantidade de nós e da delegação do trabalho principal para clientes claros. Portanto, a velocidade de processamento de transações será muito maior do que em um computador separado e, ao mesmo tempo, a rede inteira poderá trabalhar em um grande número de laptops convencionais, mantendo a descentralização total.

Além disso, a segurança da rede é significativamente alterada da complexidade da PoW para a integridade da PoS com a recompensa dada a validadores e mineiradores. Ao mesmo tempo, a recompensa para os mineradores pela produção de ethers diminuirá cinco vezes - dos atuais 3 ETH para 0,6 ETH. Isso tornará a moeda menos atraente para os mineradores ASIC e reduzirá os riscos de centralização da rede.

Os validadores também se tornarão os destinatários das recompensas, no entanto, em menor quantidade. Sua premiação total é de apenas 0,82 ETH por bloco, o que é quase quatro vezes menor do que o valor atual. No futuro, de acordo com Vitalik Buterin, os desenvolvedores do Ethereum vão se livrar completamente do algoritmo PoW, deixando a recompensa apenas para os validadores no valor de 0,22 ETH por bloco:

“Invente uma estimativa para as recompensas anuais dadas pelos mecanismos completos do Casper e sharding. Atualmente, um valor esperado é de 10 milhões de ETH, com juros de 5%, o que equivale a 500.000 ETH por ano - aproximadamente 0,22 ETH por bloco.”

Ao mesmo tempo, a eficiência da rede aumentará significativamente por dois motivos. O primeiro deles está por trás do consenso do algoritmo PoS que deve ser fornecido sem mineração, reduzindo os custos de energia e garantindo a emissão necessária de ETH. Em segundo lugar, o tempo de geração do bloco será reduzido ao mínimo, já que é mais fácil verificar quem possui a maior parcela do que descobrir qual dos mineradores tem o maior poder de computação.

Últimas notícias

Na conferência da Edcon no início de maio de 2018, o criador do Ethereum Vitalik Buterin relatou novos detalhes sobre o "fantasma amigável". Em particular, o Casper, além do sistema de recompensas dos validadores, fornecerá um sistema de penalidades. O princípio mais importante do novo sistema de recompensa é o seguinte - quanto maior a participação, menor a taxa de juros. Por exemplo, o dono de 2,5 milhões de ETH receberá uma taxa anual de 10 por cento, e o dono de 10 milhões de ETH - apenas 5 por cento.

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O valor das penalidades dependerá da gravidade das falhas dos validadores e poderá atingir 100%. Em particular, os validadores estarão sujeitos a multas em caso de ausência frequente da rede. O surgimento de problemas com o fragmento ou disco em que a carteira está localizada será punido com uma multa de 2% do valor do depósito. Para um grupo de validadores cujos fragmentos estão simultaneamente fora de ordem, as penalidades serão muito mais altas e medidas em dois dígitos. Ao mesmo tempo, Buterin observa que o principal problema dessa abordagem será o risco de ataques de hackers, porque, nesse caso, as penalidades coletivas podem deixar os validadores sem nenhum depósito.

As últimas notícias relacionadas ao "fantasma amigável" vieram em 8 de maio, quando um dos desenvolvedores do Ethereum, Denny Ryan, publicou a primeira versão do código atualizado do Casper no GitHub:

"A v0.1.0 nos marca com mais clareza com a marcação de lançamentos para ajudar clientes e auditores externos a acompanhar com mais facilidade o contrato e as alterações".

Ele também acrescentou que os desenvolvedores de clientes agora podem começar a escrever e testar softwares em seus próprios idiomas.

O que podemos esperar do Casper?

O lançamento do Casper FFG está previsto para o verão - outono de 2018. Como o sistema será incompatível com versões anteriores do software Ethereum, a atualização será implementada através de um hard fork.

Como uma solução de escalonamento, o Casper continua sendo uma importante atualização e solução de blockchain para desenvolvedores e usuários comuns. A fundação Ethereum passou três anos para aplicar toda a experiência acumulada em tornar a rede descentralizada, eficiente e competitiva, melhorando a longo prazo.

Com o aumento da largura de banda, espera-se que mais transações sejam processadas em velocidades mais altas, o que significa que as grandes empresas poderão construir estruturas complexas e desenvolver ecossistemas baseados na rede. Uma comunidade entusiasta e leal por trás da plataforma ajudará a contribuir para seu desenvolvimento e melhorar sua funcionalidade.

Ainda há muito trabalho a ser feito sobre como um novo sistema de recompensas funcionará na prática e como os validadores administrarão os protocolos, mas uma coisa é óbvia - o Casper está chegando..